影响森林火灾发生规律的因子分析

陶玉柱，杨会侠，刘春潇，王 卫，白荣芬 (.辽宁省森林经营研究所，辽宁丹东8003;2.辽东半岛森林生态系统定位观测研究站，辽宁丹东8003)

火灾的发生与传播是火源、天气、植被和地形相互作用的结果，所以这四方面的因素都会影响森林火灾的发生，但是在特定地区特定时间发生的森林火灾其主导因素是不一样的。不同地区其主导因素可能不同，同一地区不同季节其主导因素也不相同。掌握森林火灾发生的主导因素有利于在森林火灾的预防、扑救中做到有的放矢。森林火灾发生规律影响因子的研究主要是分析特定地区或森林生态系统的特定森林火灾发生时受哪些因素的影响，这些因素又是如何产生影响的。森林火灾发生规律影响因子的研究是对森林火灾发生背后的推动力的研究，是森林火灾预测预报(尤其是火险预报和火行为预报)的基础。影响森林火灾发生规律的有火源因子和环境因子。

1 火源因子

火源是影响森林火灾发生规律的重要因子，可以分为自然火源和人为火源两大类。自然火源主要是雷击火，少数国家还有火山喷发。我国的自然火源主要是雷击火。从全球尺度上来看，绝大多数的生物量燃烧是由人引起的［1-4］。

根据已有的研究结果看，我国大部分地区的森林火灾主要是由人为火源引起的。以林芝地区1986～2005年森林火灾统计数据为依据，在已查明火源的火灾中，几乎都是人为火源引起的，人为火源的相对比例一直居高不下，占总火源的90%以上［5］。在已查明火因的贵州森林火灾中，人为引起的相对比例为97%以上［6］。在人口稀少的原始林区，雷击火的比例要加大一些。1970～2006年大兴安岭林区由雷击引发的森林火灾占过火总次数的44%，由人为引起的森林火灾占过火总次数的35%。雷击火是大兴安岭林区森林火灾的主要火源［7］。

人为火占很高的比例，但是人为火引起的平均过火面积要比雷击火的过火面积小得多［8-9］。在美国北部和俄罗斯雷击火所造成的燃烧面积达到总过火面积的80%［10］。

2 环境因子

2.1 气象因子 森林火灾发生必须具备一定的天气条件，尤其是重大森林火灾的发生，其天气条件更加特殊。我国1950～2000年森林火灾次数较多和火烧面积较大的年份集中在1955、1962、1979和1987年。究其原因，这几年异常干旱，气温明显偏高，特别是在防火期中更为突出［11］。气温升高，可能使火险期提前和延长;气温日较差大，可能使森林火灾险长期维持在一个较高水平，增加了引燃的可能性和扑救的难度;降水的年代际和区域间差异加大，使干旱年份和干旱地区发生森林火灾的可能性增大;极端气候事件的频发，加大了那些极端高温干旱地区火灾频发及发生重特大森林火灾的可能性［12］。

对1998～2006年浙江森林火灾与气象资料的分析发现，浙江省森林火灾的发生次数与年均温度和风速的变化(除2000年以外)趋于一致，与年均湿度、年降水量变化趋势相反。江西新余地区森林火灾与日照时数呈正相关，与相对湿度、降水呈负相关，与温度距平日较差密切相关［13］。日照时数、平均温度、平均风速、平均相对湿度、降雨量等5个气象因子对贵州威宁森林火灾发生影响较大［14］。塔河森林火灾发生次数基本随温度的变化而呈现正向变化［15］。浙江省不同季节森林火灾次数与气象因子相关关系为，冬季温度、相对湿度、风速与森林火灾次数相关性较显著;春季森林火灾发生次数与温度、降水量、相对湿度、风速相关性均不显著，其发生频率主要受人为因素影响［16］。对1970～2006年大兴安岭林区森林火灾的分析表明，年尺度上，过火次数与降水量呈显著相关，过火面积与气温呈显著相关;月尺度上，过火次数与气温呈显著相关，过火面积与风速、相对湿度呈显著相关;日尺度上，过火次数与最高气温呈显著相关，过火面积与相对湿度呈显著相关;但复相关系数较小，表明对森林火灾的预测不能仅考虑气象因子，更要考虑火源及可燃物的影响［7］。

大气环流的变动直接影响天气形势进而对森林火灾产生影响。1972年黄山天都峰森林火灾发生前，黄山长期受500 hPa沿海浅槽后部西到西北气流控制，海平面处在东南伸展的高压带中，中低层湿度场为南伸干舌影响，水汽条件差［17］。

一些研究表明大尺度的大气和海洋环流模式与野火活动之间存在潜在的联系［18］。太阳黑子、厄尔尼诺和拉尼娜对森林火灾的影响是改变可燃物湿度和火天气。厄尔尼诺引起的暖冬和干旱会导致春季火灾严重，太阳黑子引起的气候变化也会影响到我国森林火灾的发生［19］。对湖北省研究发现，厄尔尼诺出现年、南方涛动指数年和太阳活动的峰谷年三者均具有近3 a周期，且多同期出现，当年或当年度，气候偏干，火活动强或极强，反之，则气候偏湿，火活动弱［20］。广西林区出现森林火灾重灾年景的前1 a 2月至当年4月时段，北太平洋赤道附近海域(10°S ～10°N，80°～180°W)具有明显的持续低温规律［21］。黑龙江林区的森林火灾重灾年也有多发生在地球自转速度显著减慢、北太平洋海温异常时段的倾向［22］。黑龙江林区的森林火灾重灾年与太平洋赤道附近海域海温持续正距平期显著正相关，两者基本同步，且以该海域异常变冷为前期背景［23］。建阳市森林火灾重灾年前2 a和前3 a的SOI异常度值均接近显著异常水平，前1 a的异常度值为显著异常［24］。

2.2 可燃物因子 可燃物是森林火灾发生的基础，不同的森林生态系统可燃物类型不同，火发生规律亦不同。植被对可燃物的结构具有重要影响，可燃物的载量和含水率取决于植被的类型［25-27］。由于植被类型对可燃物类型影响重大，所以一般以植被的类型来代替可燃物的类型进行分析。

从树种组成来看，针叶林、以桦树为主的阔叶混交林发生火灾次数居多，其他阔叶混交林很少发生火灾;森林火灾蔓延和扩展速度最快的是以柞树林为主的阔叶混交林和针叶林，而其他阔叶林和针阔混交林能够抑制火灾的蔓延和扩展;从对林木危害程度看，针叶林最为严重，柞树和桦树过火后恢复较好［27］。

林龄对林火的发生也具有影响。研究发现云南松林不同年龄或不同密度林分，易燃性也不同。5～7年生以下云南松林尚未郁闭，整枝慢，枝叶多，植被茂密，地被物厚，易燃性最大;成过熟林、疏林、郁闭度小、光照充足，土壤植被干燥，易燃性大［28］。

2.3 地形因子 地形因子包括坡向、坡位、坡度。不同坡向的水热条件不同。通常，阳坡(南坡)的水热要比阴坡(北坡)高30%。半阳坡(东坡)和半阴坡(西坡)的水热条件处于阳坡与阴坡之间。地形对火行为有直接的影响，较高的斜坡可以促进火线方向上辐射能的转移［29］。坡位分为上坡、中坡、下坡。由于坡底潮湿，所以一般上坡易着火。坡度决定了不同坡位之间差异的大小。缓坡的差异不大，陡坡地差异较大。微地形小气候对森林火灾的影响更加重要。地形也可以通过影响可燃物含水率，空气温度以及植物的生物地理种的小气候来间接地影响森林火灾［30-31］。

森林火灾的发生和受灾情况还和具体的地形因子有关。山西境内高山峻岭很多，在山的背风坡，因焚风效应的影响，形成了高温、干燥的气象条件，很容易发生森林火灾。而且，山区地形条件复杂，不利于开展火灾的扑救，这也是造成单位火灾损失程度大的因素之一。这些v型峡谷，多处在太白山中山区，平均坡度在35°以上，森林火灾蔓延速度快。在一坡面上的森林着火燃烧后，另一坡面便可得到充足的热辐射而加速了该坡面上可燃物的干燥和预热过程，当火星借助风力越过峡谷时，就会形成新的火场而迅速蔓延和扩展，扑救起来十分困难［32］。

地形差异可导致局部的小气候，而局部小气候影响了森林火灾的发生和发展。广西的弧形山脉结构，形成了较明显的桂林盆地、柳州盆地和南宁盆地。桂东北和桂北的山脉走向可使冷气团长驱直入影响桂北、桂中、桂西南和桂东南，因此广西森林火灾在秋季(9～11月份)以桂北为中心向桂中和桂东南发展，冬季(12～2月份)以桂中为中心向桂东北、桂东南和桂西北辐射。因冷气团容易在盆地停止，就形成了桂林、柳州、南宁的森林火灾高发地区。由于桂西北的云贵高原与东南丘陵过渡地带山高谷深，主要受西南热低压型大气环流的影响，因此形成了右江河谷和红水河谷森林火灾高发带［33］。

3 展望

目前，已有学者对我国大部分省份的森林火灾发生规律开展了广泛研究，尤其是对黑龙江、内蒙古、西藏等森林火灾多发地区。研究的空间尺度从林区、乡镇到全国范围都有，对森林火灾发生的时空规律及其影响因子的多个方面都有涉及，在一定程度上揭示了我国森林火灾发生的一般规律。但是，目前的研究还存在不足，以后应该注意两方面的问题。

(1)增强数据的准确性。由于森林火灾的发生具有偶然性和短暂性等特点，因此对于森林火灾信息的描述不能用一般生态过程所用的变化率来描述，而只能用频率、趋势、周期等长时间尺度概念来描述［12］。目前我国森林火灾发生规律研究中森林火灾信息主要来自政府和林业防火部门的森林火灾观测资料，多为统计数据。随着遥感技术的进步，各种遥感平台与算法在森林火灾信息获取中得到了广泛、有效的应用，从高分辨率的遥感图像中可提取到详细的森林火灾信息，特别是空间地理信息和精确的过火面积数据［34］。因此，应该多采用遥感等技术手段获得更加准确的火灾发生数据。

(2)多采用新的分析方法进行研究。森林火灾规律数据分析和处理主要是采用数学方法。要注意分析方法须符合森林火灾发生自身的数量特征。采用更符合森林火灾规律数据特征的新分析技术可以帮助人们更深刻准确地认识森林火灾发生的规律。因此，寻找和利用一些符合森林火灾发生自身数量特征的分析方法，深入细致地挖掘森林火灾发生的数据，将更有可能发现其隐藏的规律性。

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